В 2004 году Артур поступил на актерский факультет Санкт-Петербургской государственной академии театрального искусства (СПбГАТИ) на курс народного артиста Семена Спивака.
Будучи студентом, Артур Литвинов принимал участие в спектаклях Молодежного театра на Фонтанке, а также снимался в эпизодических ролях в кино («Секретные поручения», «Литейный, 4», «Технология», «Передел. Кровь с молоком»).
Окончив в 2009 году учебу, Артур Литвинов был принят в труппу Театра на Фонтанке. На этой сцене актер сыграл в спектаклях: «Метро» (Дук Маккэн), «Дон Кихот» (горожанин), «Забыть Герострата» (стражник), «Жестокие игры» (Никита), «Король и принц, или Правда о Гамлете» (Гамлет), «Семья Сориано, или итальянская комедия» (Рикардо). Спектакль «Метро» в 2009 году был экранизирован.
В кино Артур Литвинов одно время играл исключительно эпизодические роли. Его первой большой работой на экране стала главная роль майора полиции, заместителя начальника отдела по борьбе с наркотиками Андрея Халецкого в 12-серийном детективе «Предатель».